KR20050059753A - 베인식 압축기의 가스누설 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베인식 압축기의 가스누설 저감장치에 관한 것으로, 본 발명은 내부공간을 가지는 실린더와, 실린더의 상하 개구측에 각각 결합하는 복수 개의 베어링플레이트와, 베어링플레이트를 관통하여 축방향으로 지지되는 베어링부 및 그 베어링부의 외주면에 연장하여 상기 실린더의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하도록 곡면진 블레이드부를 가지는 회전축과, 베어링플레이트에 축방향으로 미끄러지게 결합하고 상기 회전축의 블레이드부 상하 양 측면에 압접하여 그 블레이드부의 곡률을 따라 상하로 왕복운동을 하면서 각 밀폐공간을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 복수 개의 베인을 포함한 베인식 압축기에 있어서, 베어링플레이트의 스러스트베어링면과 그 스러스트베어링면에 접하는 회전축의 베어링부와 블레이드부 사이에 실링부를 설치하여 압축영역에서 흡입영역으로 냉매가스가 누설되는 것을 차단하도록 구성함으로써, 냉매가스가 압축영역에서 흡입영역으로 누설되는 것을 차단하는 동시에 베어링플레이트와 회전축 사이의 마찰손실을 줄여 압축기의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

Description

베인식 압축기의 가스누설 저감장치{DEVICE FOR REDUCING GAS LEAKAGE ENCLOSED COMPRESSOR}

본 발명은 실린더의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하는 베인식 압축기에 관한 것으로, 특히 블레이드부의 변곡점 부근으로 냉매가스가 누설되는 것을 방지할 수 있는 베인식 압축기의 가스누설 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 베인식 압축기는 회전체에 베인을 압접시켜 실린더의 내부공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획하고, 회전체를 회전하여 흡입영역과 압축영역을 서로 연속적으로 바꾸면서 유체를 흡입 압축 토출하도록 하는 것이다.

도 1은 종래 베인식 압축기의 일부를 보인 단면도이고, 도 2는 종래 베인식 압축기에서 압축기구부의 일부를 보인 단면도이며, 도 3은 종래 베인식 압축기에서 회전축의 블레이드부를 보인 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 베인식 압축기는, 케이싱(1)의 내측 상부에 동력을 발생하도록 설치하는 전동기구부와, 전동기구부에 연결하여 유체를 흡입 압축 토출하도록 설치하는 압축기구부로 구성하고 있다.

압축기구부는 냉매가스를 흡입 압축하기 위한 내부공간(V)을 구비하여 케이싱(1)의 하반부에 고정하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상면과 하면에 각각 체결하여 함께 실린더조립체를 형성하는 제1 베어링플레이트(3A) 및 제2 베어링플레이트(3B)와, 실린더조립체의 내부공간(V)을 복수 개의 밀폐공간(S1)(S2)으로 구획하도록 블레이드부(4C)를 구비하여 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(4)과, 회전축(4)의 블레이드부(4C) 양측에 각각 접촉하여 상기 회전축(4)의 회전시 각각의 밀폐공간(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 제1 베인(5A) 및 제2 베인(5B)과, 각 베인(5A)(5B)을 양단으로 함께 탄력 지지하는 베인스프링(6)을 포함하고 있다.

베어링플레이트(3A)(3B)는 실린더(2)의 상면과 하면을 복개하도록 원판 모양으로 형성하여 후술할 회전축(4)의 베어링부(4B)를 축방향으로 미끄럼 지지하는 스러스트베어링부(3a)(3a)와, 그 중앙에 회전축(4)이 관통하는 축구멍을 형성하여 후술할 회전축(4)의 축부(4A)를 반경방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼베어링부(3b)(3b)로 이루어져 있다.

회전축(4)은 그 내부에 오일유로(4a)를 형성하여 제1 베어링플레이트(3A)와 제2 베어링플레이트(3B)를 관통하도록 전동기구부의 회전자(미도시)에 결합하여 동력을 전달하는 축부(4A)와, 축부(4A)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 상기 제1 베어링플레이트(3A)와 제2 베어링플레이트(3B)의 스러스트베어링면에 미끄럼 접촉하여 지지되는 베어링부(4B)와, 베어링부(4B)의 외주면에서 확장 형성하여 실린더조립체의 내부공간(V)을 밀폐공간인 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 구획하는 블레이드부(4C)로 이루어져 있다.

블레이드부(4C)는 그 양 측면의 변곡점이 각각 제1 베어링플레이트(3A)와 제2 베어링플레이트(3B)에 미끄러지게 접촉하여 복수 개의 밀폐공간(S1)(S2)을 형성하도록 정면투영시 정현파 모양으로 형성하고 있다. 변곡점 부근은 각 베어링플레이트(3A)(3B)에 면접촉하도록 평면지게 절삭 가공하여 실링면(4b)(4b)을 형성하고 있다.

제1 베인(5A)과 제2 베인(5B)은 봉형상으로 형성하되 각 베인(5A)(5B)의 블레이드접촉면은 블레이드부(4C)의 양측면에 대응하도록 곡면지게 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 SP는 가스흡입관이다.

상기와 같은 종래 베인식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전자(미도시)가 회전하면, 회전축(4)이 회전하면서 블레이드부(4C)의 상하 양 측면에 각각 접촉한 제1 베인(5A)과 제2 베인(5B)이 블레이드부(4C)의 높낮이를 따라 상하 서로 반대방향으로 이동하고, 이 과정에서 실린더조립체의 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 용적이 가변되면서 가스흡입관(SP)을 통해 냉매가스가 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)로 연속으로 흡입되며, 이 냉매가스는 블레이드부(4C)의 회전과 함께 점차 압축되었다가 상기 블레이드부(4C)의 양쪽 변곡점이 토출개시시점에 도달하는 순간부터 각 토출구(미도시)를 지나는 순간까지 각각의 토출구를 통해 번갈아 토출되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 베인식 압축기에서는, 도 2에서와 같이 각각의 밀폐공간(S1)(S2)은 블레이드부(4C)의 각 실링면(4b)과 각 베인(5A)(5B)을 경계로 하여 원주방향의 양측이 각각 흡입영역(L)을 이루는 저압부와 압축영역(H)을 이루는 고압부로 구분되나, 상기 블레이드부(4C)가 토출개시시점으로 접근하면서 압축영역의 냉매가스가 상기한 블레이드부(4C)의 실링면(4b)과 베어링플레이트(3A) 사이의 틈새를 통해 상대적으로 저압부인 흡입영역(L)으로 누설될 우려가 있을 뿐만 아니라 흡입행정시에는 회전축(4)의 블레이드부(4C)가 각 베어링플레이트(3A)(3B)에 과도하게 밀착하여 마찰손실이 증가하면서 압축기 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 베인식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 블레이드부의 변곡점에서의 냉매가스 누설을 방지하면서도 베어링플레이트와의 마찰손실을 줄일 수 있는 베인식 압축기의 가스누설 저감장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부공간을 가지는 실린더와, 실린더의 상하 개구측에 각각 결합하는 복수 개의 베어링플레이트와, 베어링플레이트를 관통하여 축방향으로 지지되는 베어링부 및 그 베어링부의 외주면에 연장하여 상기 실린더의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하도록 곡면진 블레이드부를 가지는 회전축과, 베어링플레이트에 축방향으로 미끄러지게 결합하고 상기 회전축의 블레이드부 상하 양 측면에 압접하여 그 블레이드부의 곡률을 따라 상하로 왕복운동을 하면서 각 밀폐공간을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 복수 개의 베인을 포함한 베인식 압축기에 있어서, 베어링플레이트의 스러스트베어링면과 그 스러스트베어링면에 접하는 회전축의 베어링부와 블레이드부 사이에 실링부를 설치하여 압축영역에서 흡입영역으로 냉매가스가 누설되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 가스누설 저감장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 베인식 압축기의 가스누설 저감장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 베인식 압축기에서 압축기구부를 파단하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 베인식 압축기에서 회전축의 블레이드부를 보인 평면도이며, 도 6은 본 발명 베인식 압축기에서 가스누설을 차단하는 과정을 보인 정면도이고, 도 7은 본 발명 베인식 압축기의 가스누설 저감장치에 대한 변형예를 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 가스누설 저감장치를 구비한 베인식 압축기는, 냉매가스를 흡입 압축하기 위한 내부공간(V)을 구비하여 케이싱(도 1에 도시)의 하반부에 고정하는 실린더(12)와, 실린더(12)의 상면과 하면에 각각 체결하여 함께 실린더조립체를 형성하는 제1 베어링플레이트(13A) 및 제2 베어링플레이트(13B)와, 실린더조립체의 내부공간(V)을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하도록 블레이드부(14C)를 구비하여 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(14)과, 회전축(14)의 블레이드부(14C) 양측에 각각 접촉하여 상기 회전축(14)의 회전시 각각의 밀폐공간(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 제1 베인(15A) 및 제2 베인(15B)과, 각 베인(15A)(15B)을 양단으로 함께 탄력 지지하는 베인스프링(16)과, 회전축(14)의 베어링부(14B)와 블레이드부(14C)에 설치하여 냉매가스가 각 밀폐공간(S1)(S2)의 압축영역에서 흡입영역으로 누설되는 것을 차단하는 실링부를 포함한다.

베어링플레이트(13A)(13B)는 실린더(12)의 상면과 하면을 복개하도록 원판 모양으로 형성하여 후술할 회전축(14)의 베어링부(14B)를 축방향으로 미끄럼 지지하는 스러스트베어링부(13a)(13a)와, 그 중앙에 회전축(14)이 관통하는 축구멍을 형성하여 후술할 회전축(14)의 축부(14A)를 반경방향으로 회전 가능하게 지지하는 레이디얼베어링부(13b)(13b)로 이루어진다.

회전축(14)은 그 내부에 오일유로(14a)를 형성하여 제1 베어링플레이트(13A)와 제2 베어링플레이트(13B)를 관통하도록 전동기구부의 회전자에 결합하여 동력을 전달하는 축부(14A)와, 축부(14A)의 하반부에 반경방향으로 확장 형성하여 상기 제1 베어링플레이트(13A)와 제2 베어링플레이트(13B)의 스러스트베어링면(Bt)에 미끄럼 접촉하여 지지되는 베어링부(14B)와, 베어링부(14B)의 외주면에서 확장 형성하여 실린더조립체의 내부공간(V)을 밀폐공간인 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 구획하는 블레이드부(14C)로 이루어진다.

블레이드부(14C)는 그 양 측면의 변곡점이 각각 제1 베어링플레이트(13A)와 제2 베어링플레이트(13B)에 미끄러지게 접촉하여 복수 개의 밀폐공간(S1)(S2)을 형성하도록 정면투영시 정현파 모양으로 형성하되, 변곡점 부근은 각 베어링플레이트(13A)(13B)에 면접촉하도록 평면지게 절삭 가공하여 실링면(14b)(14b)을 형성한다.

실링부(17)는 블레이드부(14C)의 실링면(14b)(14b)을 따라 회전축(14)의 베어링부(14B)에서 블레이드부(14C)까지 반경방향으로 음형지게 형성하는 팁실홈(17a)과, 각 공간(S1)의 압축영역(H)과 흡입영역(L) 사이의 압력차에 따라 승강하면서 각 베어링플레이트(13A)(13B)의 스러스트베어링면(Bt)(Bt)에 접하여 냉매가스의 누설을 차단하도록 상기한 팁실홈(17a)에 삽입하는 팁실부재(17b)로 이루어진다.

팁실홈(17a)과 팁실부재(17b)는 대략 평면투영시 직사각형 모양으로 형성하되 경우에 따라서는 회전중심에서 반경방향으로 확대되도록 형성할 수도 있다.

또, 팁실부재(17b)는 도 6에서와 같이 단일 부재로 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 도 7에서와 같이 수 개의 박판부재를 포개서 형성할 수도 있다.

또, 팁실부재(17b)는 압축영역(H)과 흡입영역(L) 사이의 압력차에 따라 원활하게 승강하면서 각 베어링플레이트(13A)(13B)의 스러스트베어링면(Bt)과 윤활할 수 있도록 자기윤활재료로 형성하거나 적어도 회전축의 마찰계수 보다는 작은 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 종래 베인식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전자(미도시)가 회전하면, 회전축(14)이 회전하면서 블레이드부(14C)의 상하 양 측면에 각각 접촉한 제1 베인(15A)과 제2 베인(15B)이 블레이드부(14C)의 높낮이를 따라 상하 서로 반대방향으로 이동하고, 이 과정에서 실린더조립체의 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 용적이 가변되면서 냉매가스가 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 연속 흡입되며, 이 냉매가스는 블레이드부(14C)의 회전과 함께 점차 압축되었다가 상기 블레이드부(14C)의 양쪽 볼록곡면부가 토출개시시점에 도달하는 순간부터 각 토출구(미도시)를 지나는 순간까지 각각의 토출구를 통해 번갈아 토출된다.

여기서, 블레이드부(14C)가 점차 토출개시시점에 근접하는 과정에서 압축영역의 냉매가스가 상기한 블레이드부(14C)의 실링면(14b)(14b)과 이에 대응하는 각 베어링플레이트(13A)(13B)의 스러스트베어링면(Bt)(Bt) 사이의 틈새를 통해 상대적으로 저압부인 흡입영역(L)으로 누설되려고 하나, 고압부인 압축영역(H)의 냉매가스가 팁실홈(17a)으로 유입되어 팁실부재(17b)를 밀어 올리고 이 팁실부재(17b)가 각 베어링플레이트(13A)(13B)의 스러스트베어링면(Bt)(Bt)에 긴밀하게 접하여 냉매가스가 압축영역(H)에서 흡입영역(L)으로 누설되는 것을 차단함으로써 압축기의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

반면, 블레이드부(14C)가 흡입행정을 진행중일 때는 팁실부재(17b)가 미세하게 하강하여 블레이드부(14C)와 베어링플레이트(13A)(13B) 사이의 접촉밀도를 낮춤으로써 회전축(14)의 블레이드부(14C)와 베어링플레이트(13A)(13B) 사이의 마찰손실을 낮춰 압축기의 성능저하를 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 베인식 압축기의 가스누설 저감장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일실시예에서는 회전축(14)의 베어링부(14B)와 블레이드부(14C)에 팁실부재(17b)를 삽입하는 것이었으나, 본 실시예는 상기 회전축(14)의 베어링부(14B)에서 블레이드부(14C)까지 반경방향으로 수 개의 장홈을 형성하여 래버린스실(17c)을 형성하는 것이다.

이 경우에도 블레이드부(14C)가 토출개시시점에 접근할수록 압축영역(H)의 압력이 상승하여 블레이드부(14C)의 실링면(14b)(14b)과 각 베어링플레이트(13A)(13B)의 스러스트베어링면(Bt)(Bt) 사이의 틈새를 통해 흡입영역(L)으로 누설되려고 하나, 상기한 래버린스실(17c)에 의해 냉매가스의 누설이 일정정도 차단되어 압축기 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또, 블레이드부(14C)가 흡입행정을 수행중일 때는 래버린스실(17c)을 형성하는 면적만큼 베어링플레이트(13A)(13B)와의 접촉면적을 줄여 마찰손실로 인한 압축기의 성능저하를 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 베인식 압축기의 가스누설 저감장치는, 베어링플레이트에 접하는 회전축의 베어링부와 블레이드부에 실링부를 형성함으로써, 냉매가스가 압축영역에서 흡입영역으로 누설되는 것을 차단하는 동시에 베어링플레이트와 회전축 사이의 마찰손실을 줄여 압축기의 성능저하를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래 베인식 압축기의 일부를 보인 단면도,

도 2는 종래 베인식 압축기에서 압축기구부의 일부를 보인 단면도,

도 3은 종래 베인식 압축기에서 회전축의 블레이드부를 보인 평면도,

도 4는 본 발명 베인식 압축기에서 압축기구부를 파단하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 베인식 압축기에서 회전축의 블레이드부를 보인 평면도,

도 6은 본 발명 베인식 압축기에서 가스누설을 차단하는 과정을 보인 정면도,

도 7은 본 발명 베인식 압축기의 가스누설 저감장치에 대한 변형예를 보인 개략도,

도 8은 본 발명 베인식 압축기의 가스누설 저감장치에 대한 다른 실시예를 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

12 : 실린더 13A,13B : 베어링플레이트

13a : 스러스트베어링부 13b : 레이디얼베어링부

14 : 회전축 14A : 축부

14B : 베어링부 14C : 블레이드부

14b : 실링면 15A,15B : 베인

16 : 베인스프링 17 : 실링부

17a : 팁실홈 17b : 팁실부재

17c : 래버린스실 Bt : 스러스트베어링면

L : 흡입영역 H : 압축영역

Claims (5)

1. 내부공간을 가지는 실린더와, 실린더의 상하 개구측에 각각 결합하는 복수 개의 베어링플레이트와, 베어링플레이트를 관통하여 축방향으로 지지되는 베어링부 및 그 베어링부의 외주면에 연장하여 상기 실린더의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하도록 곡면진 블레이드부를 가지는 회전축과, 베어링플레이트에 축방향으로 미끄러지게 결합하고 상기 회전축의 블레이드부 상하 양 측면에 압접하여 그 블레이드부의 곡률을 따라 상하로 왕복운동을 하면서 각 밀폐공간을 흡입영역 및 압축영역으로 가변하는 복수 개의 베인을 포함한 베인식 압축기에 있어서,

   베어링플레이트의 스러스트베어링면과 그 스러스트베어링면에 접하는 회전축의 베어링부와 블레이드부 사이에 실링부를 설치하여 압축영역에서 흡입영역으로 냉매가스가 누설되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 가스누설 저감장치.
2. 제1항에 있어서,

   실링부는 회전축의 베어링부에서 블레이드부까지 반경방향으로 팁실홈을 음형지게 형성하고, 압축영역과 흡입영역 사이의 압력차에 따라 축방향으로 승강하면서 각 베어링플레이트의 스러스트베어링면에 접하는 팁실부재를 상기한 팁실홈에 삽입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 가스누설 저감장치.
3. 제2항에 있어서,

   팁실부재는 단일 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 가스누설 저감장치.
4. 제2항에 있어서,

   팁실부재는 수 개의 박판부재를 포개서 형성하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 가스누설 저감장치.
5. 제1항에 있어서,

   실링부는 회전축의 베어링부에서 블레이드부까지 반경방향으로 적어도 한 개 이상의 래버린스실을 음형지게 형성하는 것을 특징으로 하는 베인식 압축기의 가스누설 저감장치.